Một số hiểu biết cơ bản về nhân xử lý, số nhân và tốc độ chip xử lý

Trong mỗi chiếc máy tính, CPU được ví như “trái tim” của cỗ máy làm nhiệm vụ xử lý các tác vụ mà người dùng đề ra. Ngày nay, hầu hết các CPU đều có từ 2 nhân xử lý trở lên và cụm từ 2 nhân, 4 nhân, hay thậm chí là 10 nhân xử lý là các cụm từ chúng ta thường gặp. Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu chính xác nhân xử lý là gì, vi xử lý 2 nhân và 4 nhân là gì và ảnh hưởng thực tế của chúng với việc sử dụng hàng ngày.

Mục đích của việc chỉ ra sự khác nhau giữa chip 2 nhân và chip 4 nhân sẽ giúp bạn đưa ra các quyết định sáng suốt hơn khi chọn mua thiết bị, từ laptop tới tablet…, như chọn chip xung nhịp cao mặc dù số nhân xử lý ít hơn thay vì làm ngược lại.

Nhân CPU là gì?

Trên thực tế, mỗi nhân CPU thực chất là 1 CPU vật lý riêng biệt. Một CPU 2 nhân tuy bề ngoài giống như CPU đơn nhân, nhưng thực ra nó có 2 CPU vật lý trên con chip.

CPU thứ 2 thêm vào đó cho phép máy tính của bạn làm được nhiều việc, xử lý nhiều tác vụ cùng 1 lúc. Nếu đã từng dùng các PC chỉ có chip 1 nhân, bạn hẳn sẽ dễ dàng nhận thấy sự khác biệt sau khi nâng cấp máy tính của mình lên chip 2 nhân: máy chạy mượt mà hơn, các ứng dụng không gặp hiện tượng chậm, lag.

Một ví dụ như khi bạn vừa thực hiện giải nén 1 tập tin vừa lướt web cùng 1 lúc. Nếu PC của bạn chỉ có chip 1 nhân, việc lướt web của bạn sẽ trở nên rất khó khăn và hiện tượng chậm máy xảy ra. Đó là vì lúc này con chip phải cùng 1 lúc gánh 2 công việc: lướt web và giải nén file. Nếu bạn có 1 CPU với 2 nhân xử lý, lúc này một nhân sẽ chịu trách nhiệm xử lý việc giải nén, trong khi nhân còn lại làm công việc lướt web. Lúc này, việc duyệt web của bạn sẽ mượt mà hơn rất nhiều.

Bên cạnh đó, cho dù bạn không chạy nhiều ứng dụng cùng lúc, PC của bạn cũng thường chạy ngầm các tác vụ. Bởi thế, ngày nay bạn nên trang bị cho PC của mình 1 con chip ít nhất có 2 nhân xử lý trở lên nếu muốn hệ thống hoạt động mượt mà.

Hiện nay nhiều ứng dụng khi được lập trình cũng được phát triển để tận dụng các CPU đa nhân. Ví dụ như trình duyệt Chrome của Google. Chrome render mỗi website với từng tiến trình (process) riêng biệt. Điều này cho phép trình duyệt sử dụng các CPU vật lý khác nhau cho các website khác nhau thay vì sử dụng 1 CPU cho tất cả các tác vụ liên quan đến duyệt web.

Tốc độ xung nhịp và nhân

Từng CPU đều có tốc độ xung nhịp (clock speed) đại diện cho tốc độ làm việc nhanh hay chậm của con chip xử lý đó. Ví dụ, chip Core i5-3330 của Intel là chip 4 nhân có tốc độ xung nhịp là 3 GHz. Như vậy có nghĩa là từng nhân trong 4 nhân trong con chip này đều có tốc độ 3 GHz.

Hiện nay, nhiều chương trình máy tính là các chương trình đơn luồng (single-threaded), tức là nó không tận dụng được các CPU đa nhân. Chúng phải chạy trên 1 nhân mà thôi. Bởi thế, một con chip có số nhân gấp đôi không đồng nghĩa với việc hiệu năng được tăng lên 2 lần. Nếu bạn có 1 ứng dụng đơn luồng chạy trên hệ thống có CPU 4 nhân tốc độ 3 GHz, ứng dụng đó sẽ chạy ở tốc độ chỉ 3 GHz mà thôi. Ứng dụng sẽ chỉ dùng tới 1 nhân xử lý, còn 3 nhân còn lại sẽ nằm ở trạng thái idle (nghỉ). Nếu có một tác vụ khác được yêu cầu, các nhân này mới đi vào hoạt động.

Trong khoa học máy tính, việc viết các ứng dụng đa luồng (multithreaded) với khả năng scale (mở rộng) được trên nhiều CPU cùng lúc là một công việc không hề đơn giản. Trong khi đó, xu hướng hiện nay là các nhà sản xuất thường đi theo hướng tăng số nhân cho vi xử lý thay vì tăng mức xung cho con chip. Hệ quả là tốc độ chạy nhiều ứng dụng không được cải thiện bởi chúng không thể tận dụng được số nhân thêm vào này trong khi xung nhịp của từng CPU vẫn như cũ.

Một vài ứng dụng hiện nay có thể tận dụng được các CPU đa nhân như Google Chrome đã nói trên. Kiến trúc đa tiến trình của Chrome cho phép trình duyệt này thực hiện công việc với nhiều nhân xử lý khác nhau cùng lúc. Một số game máy tính hiện nay cũng vậy. Tuy nhiên, hầu hết các ứng dụng mà chúng ta sử dụng thường ngày là các ứng dụng đơn luồng. Microsoft Office là một ví dụ. Một CPU 4 nhân sẽ không giúp bạn chạy Office nhanh hơn 2 lần so với CPU 2 nhân. Nếu như bạn không mở thêm các ứng dụng khác mà chỉ chạy Office, tốc độ khi chạy ứng dụng này là như nhau trên CPU 4 nhân và CPU 2 nhân.

Chip nhiều nhân có ích khi bạn chạy nhiều ứng dụng cùng lúc và khi bạn chạy các ứng dụng đa luồng. Một ví dụ như nếu bạn cùng lúc vừa chạy máy ảo, vừa encode video, vừa giải nén tập tin…trên máy, một CPU 10 nhân sẽ giúp công việc của bạn trôi chảy hơn nhiều so với CPU 4 nhân.

Các…số nhân xử lý hiện nay

Trong vi xử lý, bạn sẽ hay gặp 1 số thuật ngữ bao gồm: 2 nhân (dual core), 4 nhân ( quad core)…nhằm chỉ số nhân các CPU có. Hiện nay, số nhân phổ biến bao gồm:

- 2 nhân: Dual Core

- 4 nhân: Quad Core

- 6 nhân: Hexa Core

- 8 nhân: Octo Core

- 10 nhân: Deca Core

Điều khiển và theo dõi các nhân

Trong thực tế bạn có thể điều khiển các ứng dụng đang chạy để bắt nó chạy trên nhân (CPU vật lý) mà bạn thích. Trong task manager của Windows, bạn click chuột phải vào tiến trình của ứng dụng đang chạy và chọn Set Affinity để làm điều này. Tuy nhiên, bạn nên để các thiết lập này theo mặc định và không nên “nghịch” nó, trừ khi bạn muốn hạn chế 1 ứng dụng nặng nào đó vào 1 nhân riêng nhằm tránh bug khi chạy các game PC cũ.

Cũng từ task manager, bạn cũng có thể theo dõi hoạt động của tất cả các nhân ở thẻ Performance.

Siêu phân luồng: Hyper-Threading

Các CPU của Intel sử dụng 1 công nghệ có tên gọi là “siêu phân luồng”. Với công nghệ này, mỗi nhân vật lý tự nó báo với HĐH là 2 nhân logic. Như trong ảnh chụp ở trên, trong thực tế PC chỉ được trang bị CPU 4 nhân với công nghệ siêu phân luồng chứ không phải là chip 8 nhân như bạn thấy.

Công nghệ này nhìn chung sẽ giúp cải tiến hiệu năng của chip trong 1 vài trường hợp, nhưng không có chuyện chip 4 nhân với siêu phân luồng sẽ cho hiệu năng ngang hay gần bằng với chip 8 nhân thực. Tuy nhiên, một vài tinh chỉnh sẽ giúp cho chip 4 nhân Hyper-Threading có thể chạy nhiều tác vụ hơn so với chip 4 nhân không được trang bị công nghệ này.

Theo GenK